Sản phẩm khai thác được từ các giếng dầu và khí không phải là dầu và khí sạch. Dầu được khai thác lên từ các giếng khoan có chứa nước vỉa, khí (dầu) đồng hành, các tạp chất rắn (vụn đá, ximăng đông cứng).
Nước từ trong vỉa khai thác lên – đó là một môi trường khóang hóa có hàm lượng muối lên đến 300 g/L. Hàm lượng nước vỉa trong dầu có thể đạt đến 80%. Nước khoáng làm tăng sự phá hủy ăn mòn đường ống, bể chứa; các hạt rắn trộn lẫn vào dòng chảy của dầu từ các giếng, làm hư mòn đường ống và thiết bị. Còn khí (dầu) đồng hành được sử dụng làm nguyên liệu, nhiên liệu.
Về mặt kỹ thuật và kinh tế, tốt nhất trước khi bơm vào tuyến ống dẫn, dầu phải được xử lý đặc biệt để khử nước, khử muối và tách khí, loại bỏ các hạt rắn.
Trong các khu mỏ dầu thường sử dụng sơ đồ thu gom tập trung và xử lý dầu như trên hình 1. Việc thu gom sản phẩm tiến hành từ các nhóm giếng đến thiết bị đo tự động (AGZU). Từ mỗi giếng riêng lẻ dầu có chứa khí và nước vỉa theo đường ống dẫn đến hệ thống tự động đo nhóm (AGZU). Tại AGZU sẽ đo và tính chính xác lượng dầu từ mỗi giếng, cũng như tách sơ bộ để thải một phần nước vỉa, khí dầu và các tập chất rắn; khí tách ra theo ống dẫn khí đến nhà máy chế biến khí (NMCBK). Một phần dầu được khử nước và dầu đã tách một phần khí sẽ vào bình thu gom tại trạm thu gom trung tâm (XPS). Thông thường tại một mỏ dầu có một XPS. Nhưng trong một số trường hợp, một XPS được xây dựng cho vài mỏ và đặt nó tại mỏ lớn hơn. Trong trường hợp này, tại các mỏ riêng lẻ có thể xây dựng điểm thu gom tổng hợp (KSP) và tại đây xử lý một phần dầu. Tại XPS các thiết bị về xử lý dầu và nước được kết nối nhau. Trên các thiết bị dầu được xử lý tổng hợp bằng tất cả quy trình công nghệ về xử lý nó. Tổ hợp của thiết bị này gọi là UKPN – thiết bị tổng hợp xử lý dầu.
Sơ đồ thu gom và xử lý sản phẩm giếng tại các mỏ dầu
1 – giếng dầu;
2 – hệ thống tự động đo nhóm (AGZU);
3 – trạm bơm (DNS);
4 – thiết bị lọc nước vỉa;
5 – thiết bị xử lý dầu;
6 – trạm máy nén khí;
7 – tram trung tâm thu gom dầu, khí và nước;
8 – bể chứa dự trữ
Dầu được khử nươc, khử muối và tách khí sau khi hoàn tất việc kiểm tra cuối cùng sẽ chuyển vào các bể chứa dầu thương mại và sau đó đến các trạm bơm chính của tuyến đường ống dẫn.
Xử lý dầu rất phức tạp bởi vì dầu và nước tạo thành nhũ tương bền vững loại “nước trong dầu”. Trong trường hợp này, nước phân tán trong môi trường dầu thành những giọt nhỏ, tạo thành nhũ tương ổn định. Do đó, để khử nước và khử muối cần phải tách các giọt nước nhỏ khỏi dầu và loại bỏ đi. Để khử nước và muối trong dầu thực hiện theo quá trình công nghệ như sau: lắng dầu bằng trọng lực, lắng dầu nóng, phương pháp nhiệt hóa, khử muối bằng điện và khử nước bằng điện.
Quá trình lắng đọng bằng trọng lực là công nghệ đơn giản nhất. Trong trường hợp này, dầu được bơm đầy vào bể chứa và bảo quản một thời gian nhất định (48 giờ hoặc nhiều hơn). Trong quá trình bảo quản xảy ra quá trình đông tụ của các giọt nước, và những giọt lớn và nặng dưới tác dụng của lực trọng trường sẽ lắng đọng trên đáy và kết lại thành lớp nước.
Tuy nhiên, quá trình lắng đọng trọng lực dầu là phương pháp khử nước trong dầu có năng suất thấp và ít hiệu quả. Do đó phương pháp lắng đọng bằng đun nóng dầu chứa nước có hiệu quả hơn, nhờ đun nóng sơ bộ dầu đến nhiệt độ 50-70 oC sẽ làm cho các giọt nước dễ kết tụ và việc khử nước trong dầu nhanh hơn khi lắng đọng. Nhược điểm của các phương pháp khử dầu bằng trọng lực là hiệu quả của nó thấp.
Phương pháp hóa học và nhiệt hóa cũng như phương pháp điện khử nước và khử muối có hiệu quả hơn. Với phương pháp hóa học, cho vào trong dầu chứa nước một chất phá nhũ, thường là chất hoạt tính bề mặt. Lượng chất hoạt tính bề mặt cho vào trong thành phần dầu không lớn, từ 5-10 đến 50-60 g cho 1 tấn dầu. Hiệu quả nhất là chất hoạt tính bề mặt không sinh ion, vì chúng không phân hủy thành anion và cation trong dầu. Đó là những chất như disoval, serapol, diproxilin. v.v… Các chất khử nhũ hấp phụ trên bề mặt phân cách pha “dầu-nước”, và dồn ép hoặc thay thế cho chất tạo nhũ hoạt tính bề mặt thiên nhiên chứa trong chất lỏng. Khi một màng được tạo thành trên bề mặt giọt nước không bền vũng, những giọt nước bé dễ dính kết thành hạt lớn, đó là quá trình kết tụ. Những giọt nước lớn bị tách dễ lắng đọng trên đáy bể chứa. Hiệu quả và vận tốc khử nước của phương pháp nhiệt hóa tăng lên đáng kể nhờ nung nóng dầu, nhờ đó độ nhớt của dầu giảm khi đung nóng và tạo thuận lợi quá trình kết tụ của giọt nước.
Hàm lượng nước còn sót lại đạt được thấp nhất khi sử dụng các phương pháp điện để khử nước và khử muối. Khử nước và khử muối bằng điện trong dầu diễn ra khi cho dầu chảy qua thiết bị khử chuyên dụng, tại đây dầu đi qua giữa các điện cực có từ trường với điện áp cao (20-30 kV). Để tăng vận tốc khử nước bằng điện dầu sơ bộ được đun nóng đến nhiệt độ 50-70 ° C. Khi dầu được bảo quản như thế trong thùng hoặc khi vận chuyển nó qua đường ống dẫn,… phần lớn các hydrocarbon bị thất thoát do bốc hơi. Hydrocarbon nhẹ là các chất làm cho dầu bốc hơi mạnh, bởi vì chúng kéo theo các hydrocacbon nặng hơn
Hydrocarbon nhẹ là nguyên liệu và nhiên liệu (xăng nhẹ) có giá trị. Do đó, trước khi bơm chuyển dầu phải thu gom các hydrocacbon nhẹ ở độ sôi thấp. Đầy là quá trình công nghệ ổn định dầu. Để ổn định dầu phải tiến hành tinh cất hoặc tách nóng. Đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi hơn trong việc xử lý công nghiệp dầu tách nóng, được tiến hành trong các thiết bị ổn định chuyên dụng. Khi tách nóng dầu sơ bộ được đun nóng trong nồi đun và chuyển vào bình tách, thường là loại nằm ngang. Trong bình tách dầu đã đun nóng đến 40-80 oC các hydrocacbon nhẹ bay hơi mạnh, được máy nén khí bơm và qua thiết bị lạnh và thiết bị tách xăng chảy vào đường ống thu gom khí. Trong bình tách xăng những phần nhẹ hơn được tiếp tục nhờ sự ngưng tụ các hydrocacbon nặng. .
Nước tách ra từ dầu tại UKPN sẽ chảy vào UPV, cùng được đặt trên XPS. Đặc biệt trong giai đoạn cuối của việc khai thác các mỏ dầu sẽ có một lượng lớn nước tách ra từ dầu, và hàm lượng nước trong dầu có thể đạt đến 80%, tức là với mỗi mét khối dầu lấy ra 4 m3 nước. Nước vỉa được tách ra từ dầu có chứa các tạp chất cơ học, giọt dầu, hidroxit, sắt oxit và một số lượng lớn các muối. Các tạp chất cơ học làm bít các lỗ rỗng trong vỉa sản phẩm và ngăn cản sự xâm nhập của nước vào các kênh mao dẫn của vỉa, và do vậy dẫn đến phá vỡ sự tiếp xúc “nước-dầu” trong vỉa và làm giảm hiệu quả của việc duy trì áp suất vỉa. Điều này cũng làm cho lắng đọng hydrat sắt oxit. Các muối chứa trong nước gây ra sự ăn mòn đường ống và thiết bị. Vì vậy, nước thải, tách ra khỏi dầu trên UKPN, phải được làm sạch các tạp chất cơ học, giọt dầu, hidroxit sắt oxit và muối, và chỉ sau đó mới bơm vào vỉa sản phẩm. Hàm lượng cho phép các tạp chất cơ học, dầu, hợp chất sắt xác định cụ thể đối với mỗi mỏ dầu. Để làm sạch nước thải sử dụng hệ thống làm sạch kín.
Trong hệ thống kín chủ yếu sử dụng ba phương pháp: kết tủa, lọc và tuyển nổi. Phương pháp kết tủa được tiến hành tách trọng lực các hạt chất rắn tạp chất cơ học, giọt dầu và nước. Quá trình kết tủa được thực hiện trong thiết bị nằm ngang – bể lắng hoặc bể chứa-bể lắng thẳng đứng. Các phương pháp lọc dựa trên sự di chuyển của nước vỉa bẩn đi qua lớp lọc kỵ nước, ví dụ đi qua lớp hạt polietilen. Các hạt polyetilen “chụp” các hạt dầu và các hạt tạp chất cơ học và cho nước tự do đi qua. Phương pháp tuyển nổi dựa trên hiện tượng cùng tên, khi các bọt không khí hoặc khí, đi qua một lớp nước bẩn từ dưới lên trên, chúng đọng lại trên bề mặt các hạt rắn, giọt dầu và tạo ra sự nổi lên trên mặt . Xử lý nước thải được thực hiện các thiết bị lọc như UOV lọc nước-750, UOV-1500, UOV-3000 và UOV-10000, có thể thông qua tương ứng 750, 1500, 3000 và 10.000 m3/ngày . Bộ thiết bị UOV-10000 gồm có ba thiết bị UOV-3000. Mỗi đơn vị bao gồm bốn khối: bể lắng, tuyển nổi và tách và máy bơm.
Nước vỉa đã lọc sạch trong vỉa sản phẩm cùng với nguồn nước lấy từ các giếng nước ngầm hoặc các nước lộ thiên được bơm vào giếng để duy trì áp suất vỉa. Nước ngầm khai thác từ trong các giếng có độ tinh khiết cao và trong nhiều trường hợp không cần phải làm sạch sâu trước khi bơm vào vỉa. Trong khi đó thì nước song hồ rất bẩn chứa nhiều hạt sét, hợp chất sét, vi sinh vật đòi hỏi phải làm sạch thêm.
Nguồn VCNK/Neftegaz)